Hallo! Wir setzen das in meinem Artikel angesprochene Thema fort.
Im Datagor-Forum Vladimir ( Band 2008) sprach das Thema eines Verstärkers mit Retrostruktur an und schlug seine eigene Version einer Pufferstufe für den Endverstärker vor.
Ich schlage auch eine Variante der Pufferstufe mit einem Pseudo-Push-Pull-Folger vor.
Mögliche Optionen zur Implementierung von Pufferkaskaden
sind in Abb. dargestellt. 1a-d.
Reis. 1. Optionen für eine Pufferstufe für einen Leistungsverstärker:
a) Emitterfolger, b) Emitterfolger mit dynamischer Last,
c) Pseudo-Push-Pull-Emitterfolger auf Transistoren gleicher Struktur,
d) Pseudo-Push-Pull-Emitterfolger auf komplementären Transistoren
Ein Emitterfolger mit einem Widerstand im Emitterkreis (Abb. 1a) hat den Nachteil, dass mit zunehmender Amplitude des Eingangssignals die Begrenzung einer Halbwelle des Signals früher erfolgen kann als die der anderen.
Während der positiven Halbwelle des Eingangssignals wird der Emitterstrom VT1 zwischen den Widerständen im Emitter Re und in der Last Rн aufgeteilt. Während der negativen Halbwelle fließt der Strom durch Rn in die entgegengesetzte Richtung.
Um eine Begrenzung zu vermeiden, muss der Emitterstrom des Transistors VT1 immer größer als Null sein.
Es lässt sich leicht zeigen, dass die maximale Spitzenamplitude des Ausgangssignals wie folgt mit der Emitterspannung Ue und den Lastwiderständen Rí und Emitter Re zusammenhängt:
Uoutmax=UеRí/(Re+Rí).
Für die Schaltung in Abb. 1a erhalten wir:
Uoutmax=7,5·0,62/(0,62+1,1)=2,7 V.
Durch die Verwendung einer aktiven Last im Emitterkreis können Sie den Nachteil eines Emitterfolgers mit ohmscher Last beseitigen und die Verzerrung weiter reduzieren (Abb. 1 b). Ein Teil des Nachteils eines einfachen Emitterfolgers bleibt bestehen: Bei einer positiven Halbwelle des Eingangssignals wird nicht nur die Last, sondern auch die Stromquelle mit Strom versorgt.
Pseudo-Push-Pull-Repeater können alle Arten von Verzerrungen sowie die Ausgangsimpedanz erheblich reduzieren. Hier wird ein gesteuerter Stromgenerator als Emitterlast verwendet, der eine dynamische Gegenlast für den zweiten Zweig bildet, Abb. 1. Jahrhundert
In Abb. dargestellt. 1c-Schaltung – Übertragung des Patents für einen Röhrenrepeater aus den vierziger Jahren des letzten Jahrhunderts auf Transistorschaltung.
Da Transistorschaltungen im Gegensatz zu Lampen Transistoren mit zwei Leitfähigkeitstypen verwenden, kann diese Schaltung modifiziert werden, was zu einem komplementären Pseudo-Push-Pull-Folger führt, Abb. 1 Jahr. Dieses Schema wurde erfolgreich von Vladimir ( Band 2008).
Die niedrige Ausgangsimpedanz der in Abb. 1c und Abb. 1 g, sowie geringere Verzerrungen im Vergleich zu den in Abb. gezeigten Schaltungen. 1a und Abb. 1 b, wirken sich positiv auf die Klangwiedergabe aus.
Reis. 2. Schematische Darstellung der Pufferstufe
mit Pseudo-Push-Pull-Repeater
Der Kollektorstrom des Transistors VT1 (VT5) wird durch den Widerstand R5 (R11) eingestellt und beträgt I0=Ube/R5=0,2 mA, wobei Ube=0,66 V die Basis-Emitter-Spannung des Transistors VT3 (VT4) ist.
Die Stromquellen bestehen aus den Transistoren VT2 (VT6), die Basiskreise der Transistoren werden von einem gemeinsamen parametrischen Spannungsstabilisator HL1, R8, C3 über die Widerstände R7 bzw. R9 gespeist. Der Strom der Stromquelle beträgt 10 mA.
Das gegenphasige Signal vom Widerstand R4 (R10) über den Trennkondensator C2 (C4) wird der Basis des Stromquellentransistors VT2 (VT6) zugeführt, der den aktiven Betriebsmodus des Repeaters auf beiden Halbwellen des Eingangssignals gewährleistet .
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Igor Kotov, Chefredakteur der Zeitschrift Datagor
Liste der genannten Quellen
1. Mosyagin V., // Zeitschrift für praktische Elektronik „Datagor“, 2016.2. Mosyagin V.,
Es hat sich gezeigt, dass beim Einsatz eines Operationsverstärkers in verschiedenen Schaltkreisen die Verstärkung einer Stufe an einem einzelnen Operationsverstärker (Operationsverstärker) nur von der Rückkopplungstiefe abhängt. Daher wird in Formeln zur Bestimmung der Verstärkung einer bestimmten Schaltung die Verstärkung des sozusagen „nackten“ Operationsverstärkers selbst nicht verwendet. Das ist genau der große Koeffizient, der in Nachschlagewerken angegeben ist.
Dann ist es durchaus angebracht, die Frage zu stellen: „Wenn das Endergebnis (die Verstärkung) nicht von diesem riesigen „Referenz“-Koeffizienten abhängt, was ist dann der Unterschied zwischen einem Operationsverstärker mit einer mehrere tausendfachen Verstärkung und einem mit dem? derselbe Operationsverstärker, aber mit einem Gewinn von mehreren Hunderttausend oder sogar Millionen?
Die Antwort ist ganz einfach. In beiden Fällen ist das Ergebnis das gleiche, die Verstärkung der Kaskade wird durch die OOS-Elemente bestimmt, aber im zweiten Fall (Operationsverstärker mit hoher Verstärkung) arbeitet die Schaltung stabiler und die Leistung dieser Elemente ist genauer Schaltungen ist viel höher. Nicht umsonst werden Operationsverstärker in Allzweck-Operationsverstärker und hochpräzise Operationsverstärker unterteilt.
Wie bereits erwähnt, erhielten die betreffenden Verstärker ihren Namen „operational“ zu einer fernen Zeit, als sie hauptsächlich zur Durchführung mathematischer Operationen in Analogcomputern (AVMs) verwendet wurden. Dies waren die Operationen Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Quadrierung und viele andere Funktionen.
Diese vorsintflutlichen Operationsverstärker wurden aus Vakuumröhren und später aus diskreten Transistoren und anderen Funkkomponenten hergestellt. Natürlich waren die Abmessungen selbst Transistor-Operationsverstärker groß genug, um in Amateurdesigns verwendet zu werden.
Und erst nachdem Operationsverstärker dank der Errungenschaften der integrierten Elektronik die Größe eines gewöhnlichen Transistors mit geringer Leistung erreicht hatten, wurde die Verwendung dieser Teile in Haushaltsgeräten und Amateurschaltkreisen gerechtfertigt.
Übrigens kosten moderne Operationsverstärker, selbst von relativ hoher Qualität, nicht viel mehr als zwei oder drei Transistoren. Diese Aussage gilt für Allzweck-Operationsverstärker. Präzisionsverstärker können etwas mehr kosten.
Was Operationsverstärkerschaltungen betrifft, sollte man gleich darauf hinweisen, dass sie alle für die Stromversorgung durch eine bipolare Stromquelle ausgelegt sind. Dieser Modus ist der „vertrauteste“ für einen Operationsverstärker und ermöglicht es ihm, nicht nur Wechselspannungssignale, beispielsweise eine Sinuswelle, sondern auch Gleichstromsignale oder einfach Spannung zu verstärken.
Und doch werden Operationsverstärkerschaltungen häufig von einer unipolaren Quelle gespeist. In diesem Fall ist es zwar nicht möglich, die konstante Spannung zu erhöhen. Aber es kommt oft vor, dass dies einfach nicht notwendig ist. Schaltungen mit einpoliger Stromversorgung werden später besprochen, aber zunächst geht es um Schaltungen zum Einschalten von Operationsverstärkern mit bipolarer Stromversorgung.
Die Versorgungsspannung der meisten Operationsverstärker liegt meist innerhalb von ±15 V. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass diese Spannung nicht etwas niedriger eingestellt werden kann (höher wird nicht empfohlen). Viele Operationsverstärker arbeiten ab ±3 V sehr stabil, einige Modelle sogar ±1,5 V. Auf diese Möglichkeit wird in der technischen Dokumentation (DataSheet) hingewiesen.
Spannungsverstärker
Vom Schaltungsaufbau her handelt es sich um das einfachste Operationsverstärkergerät; seine Schaltung ist in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1. Spannungsfolgerschaltung eines Operationsverstärkers
Es ist leicht zu erkennen, dass zum Erstellen einer solchen Schaltung kein einziges Teil außer dem Operationsverstärker selbst benötigt wurde. Die Abbildung zeigt zwar nicht den Stromanschluss, aber solche Diagramme findet man immer wieder. Das Einzige, was ich anmerken möchte, ist, dass zwischen den Stromversorgungspins des Operationsverstärkers (zum Beispiel sind dies beim Operationsverstärker KR140UD708 die Pins 7 und 4) und dem gemeinsamen Draht eine Kapazität von 0,01 bis 0,5 angeschlossen werden sollte µF.
Ihr Zweck besteht darin, den Betrieb des Operationsverstärkers stabiler zu machen und die Selbsterregung des Stromkreises entlang der Stromkreise zu beseitigen. Kondensatoren sollten so nah wie möglich an den Stromanschlüssen der Mikroschaltung angeschlossen werden. Manchmal ist ein Kondensator pro Gruppe mehrerer Mikroschaltungen angeschlossen. Auf Platinen mit digitalen Mikroschaltungen sind die gleichen Kondensatoren zu sehen, ihr Zweck ist der gleiche.
Der Repeater-Gewinn ist gleich eins, oder anders ausgedrückt, es gibt überhaupt keinen Gewinn. Warum brauchen wir dann ein solches System? Hier ist es durchaus angebracht, sich daran zu erinnern, dass es sich um eine Transistorschaltung handelt – einen Emitterfolger, dessen Hauptzweck darin besteht, Kaskaden mit unterschiedlichen Eingangswiderständen anzupassen. Solche Kaskaden (Repeater) werden auch Pufferkaskaden genannt.
Die Eingangsimpedanz eines Repeaters zu einem Operationsverstärker wird als Produkt aus der Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers und seiner Verstärkung berechnet. Beispielsweise beträgt die Eingangsimpedanz des erwähnten UD708 etwa 0,5 MOhm, die Verstärkung beträgt mindestens 30.000 und möglicherweise mehr. Wenn diese Zahlen multipliziert werden, beträgt der Eingangswiderstand 15 GOhm, was mit dem Widerstand einer nicht sehr hochwertigen Isolierung, wie beispielsweise Papier, vergleichbar ist. Mit einem herkömmlichen Emitterfolger ist ein derart hohes Ergebnis wahrscheinlich nicht zu erreichen.
Um sicherzustellen, dass die Beschreibungen keine Zweifel aufkommen lassen, finden Sie im Folgenden Abbildungen, die die Funktionsweise aller beschriebenen Schaltkreise im Multisim-Simulatorprogramm zeigen. Selbstverständlich lassen sich alle diese Schaltungen auf Steckbrettern zusammenbauen, auf einem Bildschirm sind jedoch keine schlechteren Ergebnisse zu erzielen.
Eigentlich ist es hier sogar noch ein bisschen besser: Man muss nicht irgendwo auf ein Regal klettern, um einen Widerstand oder eine Mikroschaltung auszutauschen. Hier ist alles, auch Messgeräte, im Programm und kann per Maus oder Tastatur „erreicht“ werden.
Abbildung 2 zeigt eine im Multisim-Programm erstellte Repeater-Schaltung.
Figur 2.
Die Erforschung der Schaltung ist recht einfach. Ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz von 1 kHz und einer Amplitude von 2 V wird vom Funktionsgenerator an den Repeater-Eingang angelegt, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Figur 3.
Das Signal am Ein- und Ausgang des Repeaters wird mit einem Oszilloskop beobachtet: Das Eingangssignal wird als blauer Strahl dargestellt, das Ausgangssignal als roter Strahl.
Figur 4.
Warum, so fragt sich der aufmerksame Leser, ist das Ausgangssignal (rot) doppelt so groß wie das Eingangssignal blau? Alles ist ganz einfach: Bei gleicher Empfindlichkeit der Oszilloskopkanäle verschmelzen beide Sinuskurven mit gleicher Amplitude und Phase zu einer und verstecken sich hintereinander.
Um beides gleichzeitig zu sehen, mussten wir die Empfindlichkeit eines der Kanäle, in diesem Fall des Eingangs, reduzieren. Dadurch wurde die blaue Sinuskurve auf dem Bildschirm genau halb so groß und versteckte sich nicht mehr hinter der roten. Um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen, können Sie die Strahlen jedoch einfach mit den Oszilloskop-Bedienelementen verschieben, wobei die Empfindlichkeit der Kanäle gleich bleibt.
Beide Sinuskurven liegen symmetrisch zur Zeitachse, was darauf hinweist, dass die konstante Komponente des Signals Null ist. Was passiert, wenn Sie dem Eingangssignal eine kleine Gleichstromkomponente hinzufügen? Mit dem virtuellen Generator können Sie die Sinuswelle entlang der Y-Achse verschieben. Versuchen wir, sie um 500 mV nach oben zu verschieben.
Abbildung 5.
Was dabei herauskam, ist in Abbildung 6 dargestellt.
Abbildung 6.
Auffällig ist, dass die Eingangs- und Ausgangssinuskurven um ein halbes Volt anstiegen, ohne sich überhaupt zu ändern. Dies zeigt an, dass der Repeater die Gleichstromkomponente des Signals korrekt übertragen hat. Meistens wird jedoch versucht, diese konstante Komponente zu entfernen und sie auf Null zu setzen, wodurch die Verwendung von Schaltungselementen wie Zwischenstufen-Entkopplungskondensatoren vermieden wird.
Der Repeater ist natürlich gut und sogar schön: Es wurde kein einziges zusätzliches Teil benötigt (obwohl es Repeater-Schaltungen mit geringfügigen „Zusätzen“ gibt), aber sie haben keinen Gewinn erhalten. Was ist das denn für ein Verstärker? Um einen Verstärker zu bauen, genügt es, nur ein paar Details hinzuzufügen. Wie das geht, wird später beschrieben.
Invertierender Verstärker
Um aus einem Operationsverstärker einen invertierenden Verstärker zu machen, reicht es aus, nur zwei Widerstände hinzuzufügen. Was dabei herauskam, ist in Abbildung 7 dargestellt.
Abbildung 7. Invertierende Verstärkerschaltung
Die Verstärkung eines solchen Verstärkers wird mit der Formel K=-(R2/R1) berechnet. Das Minuszeichen bedeutet nicht, dass der Verstärker defekt war, sondern nur, dass das Ausgangssignal eine entgegengesetzte Phase zum Eingangssignal hat. Nicht umsonst wird der Verstärker als invertierender Verstärker bezeichnet. Hier wäre es angebracht, sich an den Transistor zu erinnern, der gemäß der Schaltung mit dem OE verbunden ist. Auch dort ist das Ausgangssignal am Kollektor des Transistors phasenverschoben zu dem an der Basis anliegenden Eingangssignal.
An dieser Stelle sollten Sie bedenken, wie viel Aufwand Sie betreiben müssen, um am Kollektor des Transistors eine saubere, unverzerrte Sinuswelle zu erhalten. Es ist notwendig, die Vorspannung an der Basis des Transistors entsprechend zu wählen. Dies ist meist recht kompliziert und hängt von vielen Parametern ab.
Bei Verwendung eines Operationsverstärkers reicht es aus, einfach den Widerstandswert der Widerstände gemäß der Formel zu berechnen und die angegebene Verstärkung zu erhalten. Es stellt sich heraus, dass der Aufbau einer Schaltung mit einem Operationsverstärker viel einfacher ist als der Aufbau mehrerer Transistorstufen. Daher besteht kein Grund zur Angst, dass das Schema nicht funktioniert, es wird nicht funktionieren.
Abbildung 8.
Hier ist alles gleich wie in den vorherigen Abbildungen: Das Eingangssignal ist blau dargestellt, das Signal nach dem Verstärker rot. Alles entspricht der Formel K=-(R2/R1). Das Ausgangssignal ist gegenüber dem Eingang phasenverschoben (was dem Minuszeichen in der Formel entspricht) und die Amplitude des Ausgangssignals ist genau doppelt so groß wie die des Eingangssignals. Das gilt auch für das Verhältnis (R2/R1)=(20/10)=2. Um die Verstärkung beispielsweise auf 10 zu erhöhen, reicht es aus, den Widerstandswert des Widerstands R2 auf 100 KOhm zu erhöhen.
Tatsächlich kann die invertierende Verstärkerschaltung etwas komplizierter sein; diese Option ist in Abbildung 9 dargestellt.
Abbildung 9.
Hier ist ein neues Teil aufgetaucht - Widerstand R3 (eher ist er einfach aus der vorherigen Schaltung verschwunden). Sein Zweck besteht darin, die Eingangsströme eines echten Operationsverstärkers zu kompensieren, um die Temperaturinstabilität der Gleichstromkomponente am Ausgang zu verringern. Der Wert dieses Widerstands wird gemäß der Formel R3=R1*R2/(R1+R2) gewählt.
Moderne hochstabile Operationsverstärker ermöglichen den direkten Anschluss des nichtinvertierenden Eingangs an die gemeinsame Leitung ohne Widerstand R3. Obwohl das Vorhandensein dieses Elements nichts Schlimmes bewirken wird, ziehen sie es im aktuellen Produktionsmaßstab vor, diesen Widerstand nicht zu installieren, wenn sie an allem sparen.
Formeln zur Berechnung des invertierenden Verstärkers sind in Abbildung 10 dargestellt. Warum in der Abbildung? Ja, nur der Klarheit halber würden sie in einer Textzeile nicht so vertraut und verständlich aussehen, sie wären nicht so auffällig.
Abbildung 10.
Der Verstärkungsfaktor wurde bereits erwähnt. Das Einzige, was hier Aufmerksamkeit verdient, sind die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen des nichtinvertierenden Verstärkers. Beim Eingangswiderstand scheint alles klar zu sein: Er entspricht dem Widerstandswert des Widerstands R1, der Ausgangswiderstand muss jedoch anhand der in Abbildung 11 gezeigten Formel berechnet werden.
Der Buchstabe „K“ bezeichnet den Referenzkoeffizienten des Operationsverstärkers. Berechnen Sie hier bitte, wie hoch der Ausgangswiderstand sein wird. Das Ergebnis wird ein ziemlich kleiner Wert sein, selbst für einen durchschnittlichen Operationsverstärker vom Typ UD7, dessen K nicht mehr als 30.000 beträgt. In diesem Fall ist das gut: Denn je niedriger die Ausgangsimpedanz der Kaskade (dieser Gilt nicht nur für Operationsverstärkerkaskaden. Je leistungsfähiger die Last ist, in angemessener Weise, natürlich in Grenzen, können Sie an diese Kaskade anschließen.
Besonders zu beachten ist die Einheit im Nenner der Formel zur Berechnung des Ausgangswiderstandes. Nehmen wir an, dass das Verhältnis R2/R1 beispielsweise 100 beträgt. Dies ist genau das Verhältnis, das man im Fall einer invertierenden Verstärkerverstärkung von 100 erhält. Es stellt sich heraus, dass sich nicht viel ändert, wenn man diese Einheit wegwirft . Eigentlich stimmt das nicht.
Nehmen wir an, dass der Widerstandswert des Widerstands R2 Null ist, wie im Fall eines Repeaters. Ohne Eins wird dann der gesamte Nenner zu Null und der Ausgangswiderstand ist ebenfalls Null. Und wenn diese Null später irgendwo im Nenner der Formel landet, wie ordnet man dann die Division durch sie an? Daher ist es einfach unmöglich, diese scheinbar unbedeutende Einheit loszuwerden.
Man kann nicht alles in einem Artikel schreiben, auch nicht in einem ziemlich großen. Daher muss alles behandelt werden, was nicht in den nächsten Artikel gepasst hat. Es wird eine Beschreibung eines nichtinvertierenden Verstärkers, eines Differenzverstärkers und eines Einzelversorgungsverstärkers gegeben. Außerdem wird eine Beschreibung einfacher Schaltungen zum Testen von Operationsverstärkern gegeben.
Pufferkaskaden;
– wofür sind sie gedacht?
- Anforderungen an sie
– Verwendung eines Emitterfolgers
Die Pufferkaskade dient der Koordinierung verschiedener Geräte, wie Verstärker und Lautsprecher. Schauen wir uns dieses Beispiel genauer an.
Die Verstärkung (Ku) und der Wirkungsgrad des Verstärkers hängen vom Lastwiderstand ab, in unserem Fall vom Lautsprecherwiderstand. Wenn wir davon ausgehen, dass sich am Ausgang unseres Verstärkers ein Lautsprecher befindet, dessen Widerstand gegen Null tendiert, dann tendieren leider auch Ku und Effizienz gegen Null und unser Verstärker wird nicht funktionieren. Dann nehmen wir einen großen Lastwiderstand, der zu Gigaohm tendiert, und wieder funktioniert der Verstärker nicht, denn trotz der Tatsache, dass Ku gegen Unendlich tendiert, ist der Wirkungsgrad Null. Wenn wir jedoch den Lastwiderstand gleich der Ausgangsimpedanz des Verstärkers nehmen, erhalten wir ein voll funktionsfähiges Gerät.
In der Regel ist es nicht immer möglich, die gewünschte Last auszuwählen. Sie können Lautsprecher und Verstärker mithilfe einer Transformatorkopplung anpassen, wie im Diagramm (Abbildung 1) dargestellt:
Bild 1
Aber ich persönlich rate Einsteigern davon ab, sich auf diese Koordinationsmethode einzulassen, denn... Es ist ziemlich arbeitsintensiv, wenn Sie keine Erfahrung haben, und es wird viel Zeit in Anspruch nehmen, bis Sie den Dreh raus haben. Daher ist es für diese Zwecke einfacher, Pufferkaskaden zu verwenden.
Und das Letzte, worauf Sie achten sollten, bevor Sie sich mit den Schaltungen befassen, ist, dass es mehrere Arten von Pufferstufen gibt. In diesem Artikel betrachten wir jedoch nur eine Schaltung, die Ihnen wahrscheinlich bekannt ist. Das Emitterfolger.
Ich empfehle dringend, die Schaltung, die ich hier vorstellen werde, nicht zu implementieren; sie eignet sich hervorragend zur Demonstration der Funktionsweise des Emitterfolgers, ist aber ohne Modifikationen nicht für den praktischen Einsatz geeignet (Abbildung 2):
Figur 2
Bei Emitterfolgern ist der Transistor nach einer „gemeinsamen Kollektor“-Schaltung angeschlossen, die es ermöglicht, dass das Eingangssignal mit dem Ausgang phasengleich ist. Der „gemeinsame Kollektor“ verstärkt den Strom und die Ausgangsspannung sollte idealerweise gleich der Eingangsspannung sein. Ein Widerstand im Emitterkreis begrenzt den Kollektorstrom. Dadurch brennt der Transistor nicht durch. Der andere Widerstand ist die Last.
Der Nachteil dieser Schaltung besteht darin, dass der Transistor im „B“-Modus arbeitet. Dies bedeutet, dass er nur eine Halbwelle des Eingangssignals verstärkt, der Repeater jedoch einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Die Wellenform der Eingangsspannung ist in Abbildung 3 dargestellt:
Figur 3
Unter Last erhalten wir folgendes Oszillogramm:
Figur 4
Was ist mit den Strömungen passiert? Der Eingangsstrom betrug 86 μA und der Ausgangsstrom betrug 4 mA.
Der Ausgangswiderstand dieser Schaltung hängt vom Widerstandswert des Widerstands im Emitterkreis ab. Wenn Sie einen Lastwiderstand von 4 Ohm haben, stellen Sie den Widerstand im Emitterkreis auf 4 Ohm ein.
Und zum Schluss noch ein bisschen Verwöhnung :)
Auf diese Weise überträgt die Schaltung das Signal vollständig. Dies liegt daran, dass beim Eintreffen einer positiven Halbwelle des Signals ein Transistor öffnet und beim Eintreffen einer negativen Halbwelle ein anderer öffnet (Abbildung 5):
Abbildung 5
Und in Abbildung 6 sind von rechts nach links die Wellenformen des Ein- und Ausgangs dargestellt.
Abbildung 6
Abschließend möchte ich dem Leser noch etwas erklären. Es gibt eine große Anzahl verschiedener Emitterfolgerschaltungen, die leicht in verschiedenen Quellen zu finden sind, weshalb ich mich nicht auf Punkte wie die Berechnung von Elementen, die Auswahl eines Transistors usw. widme, sondern versuche, die Idee zu vermitteln. Ich hoffe, Sie konnten etwas Interessantes für sich hervorheben und vor allem die Idee der Pufferkaskaden verstehen.
Die meisten Audioliebhaber sind ziemlich kategorisch und nicht bereit, bei der Auswahl der Ausrüstung Kompromisse einzugehen, da sie zu Recht davon ausgehen, dass der wahrgenommene Klang klar, kräftig und beeindruckend sein muss. Wie erreicht man das?
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Pufferverstärker am Operationsverstärker
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Vielleicht wird die Wahl des Verstärkers die Hauptrolle bei der Lösung dieses Problems spielen.
Funktion
Der Verstärker ist für die Qualität und Leistung der Klangwiedergabe verantwortlich. Gleichzeitig sollten Sie beim Kauf auf folgende Bezeichnungen achten, die den Einsatz von Hochtechnologien in der Produktion von Audiogeräten kennzeichnen:
- Hifi. Bietet maximale Reinheit und Genauigkeit des Klangs und befreit ihn von Fremdgeräuschen und Verzerrungen.
- Hallo-End. Die Wahl eines Perfektionisten, der bereit ist, für das Vergnügen, die kleinsten Nuancen seiner Lieblingsmusikkompositionen zu erkennen, viel zu zahlen. In diese Kategorie fallen häufig handmontierte Geräte.
Spezifikationen, auf die Sie achten sollten:
- Eingangs- und Ausgangsleistung. Die Nennausgangsleistung ist von entscheidender Bedeutung, denn Kantenwerte sind oft unzuverlässig.
- Frequenzbereich. Variiert von 20 bis 20000 Hz.
- Nichtlinearer Verzerrungsfaktor. Hier ist alles einfach – je weniger, desto besser. Der ideale Wert liegt Experten zufolge bei 0,1 %.
- Signal-Rausch-Verhältnis. Moderne Technik geht von einem Wert dieses Indikators über 100 dB aus, was Fremdgeräusche beim Hören minimiert.
- Dumpingfaktor. Spiegelt die Ausgangsimpedanz des Verstärkers im Verhältnis zur Nennlastimpedanz wider. Mit anderen Worten: Ein ausreichender Dämpfungsfaktor (mehr als 100) reduziert das Auftreten unnötiger Vibrationen von Geräten usw.
Es sollte beachtet werden: Die Herstellung hochwertiger Verstärker ist ein arbeitsintensiver und hochtechnologischer Prozess. Dementsprechend sollte Sie ein zu niedriger Preis bei anständigen Eigenschaften alarmieren.
Einstufung
Um die Vielfalt der Marktangebote zu verstehen, ist es notwendig, das Produkt nach verschiedenen Kriterien zu unterscheiden. Verstärker können klassifiziert werden:
- Durch Macht. Vorläufig ist eine Art Zwischenglied zwischen der Schallquelle und dem endgültigen Leistungsverstärker. Der Leistungsverstärker wiederum ist für die Stärke und Lautstärke des Ausgangssignals verantwortlich. Zusammen bilden sie einen kompletten Verstärker.
Wichtig: Die primäre Wandlung und Signalverarbeitung erfolgt in den Vorverstärkern.
- Basierend auf der Elementbasis gibt es Röhren-, Transistor- und integrierte Köpfe. Letzteres entstand mit dem Ziel, die Vorteile der ersten beiden zu vereinen und die Nachteile zu minimieren, beispielsweise die Klangqualität von Röhrenverstärkern und die Kompaktheit von Transistorverstärkern.
- Basierend auf ihrer Betriebsart werden Verstärker in Klassen eingeteilt. Die Hauptklassen sind A, B, AB. Wenn Verstärker der Klasse A viel Strom verbrauchen, aber einen hochwertigen Klang erzeugen, ist es bei Verstärkern der Klasse B genau umgekehrt. Klasse AB scheint die optimale Wahl zu sein, da sie einen Kompromiss zwischen Signalqualität und relativ hoher Effizienz darstellt. Darüber hinaus gibt es die Klassen C, D, H und G, die durch den Einsatz digitaler Technologien entstanden sind. Es gibt auch Single-Cycle- und Push-Pull-Betriebsarten der Endstufe.
- Abhängig von der Anzahl der Kanäle können Verstärker ein-, zwei- und mehrkanalig sein. Letztere werden in Heimkinos aktiv eingesetzt, um volumetrischen und realistischen Klang zu erzeugen. Am häufigsten gibt es Zweikanal-Systeme für rechte bzw. linke Audiosysteme.
Achtung: Das Studium der technischen Komponenten beim Kauf ist natürlich notwendig, aber oft ist es ausschlaggebend, das Gerät einfach nur anzuhören, nach dem Prinzip, ob es klingt oder nicht.
Anwendung
Die Wahl des Verstärkers wird weitgehend durch die Zwecke gerechtfertigt, für die er gekauft wird. Wir listen die Haupteinsatzgebiete von Audioverstärkern auf:
- Als Teil eines Heim-Audiosystems. Offensichtlich ist die beste Wahl eine Zweikanal-Einzelzyklusröhre der Klasse A, und die optimale Wahl kann eine Dreikanal-Klasse AB sein, bei der ein Kanal für einen Subwoofer mit Hi-Fi-Funktion vorgesehen ist.
- Für Auto-Audiosystem. Am beliebtesten sind Vierkanalverstärker der AB- oder D-Klasse, abhängig von den finanziellen Möglichkeiten des Käufers. Autos benötigen außerdem eine Crossover-Funktion für eine reibungslose Frequenzsteuerung, sodass Frequenzen im hohen oder niedrigen Bereich je nach Bedarf abgesenkt werden können.
- In Konzertausrüstung. Aufgrund des großen Ausbreitungsraums von Schallsignalen sowie der hohen Anforderungen an Intensität und Nutzungsdauer werden an die Qualität und Leistungsfähigkeit professioneller Geräte durchaus höhere Anforderungen gestellt. Daher wird empfohlen, einen Verstärker mindestens der Klasse D zu kaufen, der fast an der Grenze seiner Leistung arbeiten kann (70-80 % der angegebenen Leistung), vorzugsweise in einem Gehäuse aus High-Tech-Materialien, das vor Negativität schützt Witterungsbedingungen und mechanische Einflüsse.
- In Studioausrüstung. Das alles gilt auch für Studiogeräte. Wir können etwa den größten Frequenzwiedergabebereich hinzufügen – von 10 Hz bis 100 kHz im Vergleich zu dem von 20 Hz bis 20 kHz in einem Haushaltsverstärker. Bemerkenswert ist auch die Möglichkeit, die Lautstärke für verschiedene Kanäle separat anzupassen.
Um lange Zeit klaren und hochwertigen Klang genießen zu können, empfiehlt es sich daher, sich vorab über die Vielfalt der Angebote zu informieren und die Audio-Ausstattungsoption auszuwählen, die Ihren Bedürfnissen am besten entspricht.
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